一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置的製作方法

2023-05-05 21:08:06 1

專利名稱：一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電氣領域和電子計算機領域，涉及一種井下數據採集裝置，尤其 是一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置。
背景技術：
長期以來，瓦斯事故的數量在煤礦事故總數中佔有很高的比例。瓦斯是煤礦井下 常見的一種有害氣又叫沼氣，是一種無色無臭無味、易燃易爆的氣體。它平時依附在煤層 中，在煤層開採過程中會自動散放出來。當空氣中瓦斯濃度達到一定程度時，有明火的情況 下就會發生爆炸，而濃度在9. 5%時爆炸威力最大，破壞性最強。瓦斯爆炸時會產生高溫、高 壓、衝擊波並放出有毒氣體。為了減少和避免瓦斯事故，必須研發出一種新型的井下無線移 動式安全數據採集裝置。目前，在現有的技術中，市場中缺乏一種可移動的可攜式井下數據採集裝置，能夠 同時具有檢測井下瓦斯濃度和井內空氣壓力值的輔助檢測裝置，並且可以隨著井道的延伸 和改變進行檢查，同時又具有可以方便攜帶的功能。
發明內容本實用新型針對現有技術的問題，提供了一種具備無線信號傳輸，攜帶方便，對於 瓦斯濃度超標和風壓低於下限時可以自動報警的可移動的可攜式井下數據採集裝置。為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，包括殼體和設置在殼體表面的顯示 裝置，殼體內設置有瓦斯濃度傳感器、壓力傳感器、變送器、模擬\數字轉換模塊、無線傳輸 模塊、單片機和聲光報警器。進一步地，所述的單片機包括數據採集單元、控制單元和井下安全聲光報警單元， 所述的控制單元分別與數據採集單元和井下安全聲光報警單元連接，所述的數據採集單元 和無線傳輸模塊連接，所述的井下安全聲光報警單元與聲光報警器連接。進一步地，所述的瓦斯濃度傳感器、壓力傳感器分別與變送器電連接。進一步地，所述的變送器與模擬\數字轉換模塊、單片機順序依次連接。作為優選方案，所述的顯示裝置是液晶顯示屏或者是觸控螢幕。 進一步地，在殼體上還設置有操作開關。進一步地，在殼體上還設置有安裝支架。進一步地，所述的安裝支架上設置有卡口。進一步地，所述的無線傳輸模塊是基於ZIGBEE協議的無線傳輸模塊。進一步地，所述的單片機是ATMEGA8L-8AU單片機。所述的單片機對接收到的礦井內各處的濃度和壓力值數據進行比較計算和處理， 通過控制單元進行計算，能夠及時地發出報警音，保證了煤礦井下作業者的安全。本實用新型所述的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置的工作原理是通過瓦斯濃度傳感器和壓力傳感器分別實時地感應礦井內的瓦斯濃度和空氣壓力值，通過變 送器輸出相應的電流模擬信號傳送給模擬\數字轉換模塊。模擬\數字轉換模塊把這些模 擬信號轉換成量化的便於計算機處理的數位訊號，由在單片機中的控制單元驅動數據採集 單元進行計算，得到可以傳輸的數位訊號，然後將運算的結果發給ZIGBEE無線傳輸模塊。 由該ZIGBEE無線傳輸模塊再以無線信號的形式向外發射。本實用新型的優點在於(1)能同時採集和反映井下瓦斯濃度和井內空氣壓力值，並予以安全報警，具有實 時性高、改造簡單，可以保證了煤礦井下作業者安全；(2)該裝置便於攜帶、安裝和使用，並且可以準確地反映了井下人員所處位置的環 境參數；(3)通過ZIGBEE協議的無線傳輸方式向井外傳輸數據，使井外、井下人員能同步 獲取準確一致的當前環境數據；(4)低功耗單片機的設計，本裝置續航時間長，適合長時間的井下作業。
圖1是本實用新型所述的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置的系統方 框示意圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型為達成預定目的所採取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，詳細說明如下如圖1所示，一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，包括殼體和設置在殼 體表面的顯示裝置，殼體內設置有瓦斯濃度傳感器、壓力傳感器、變送器、模擬\數字轉換 模塊、ZIGBEE無線傳輸模塊、ATMEGA8L-8AU單片機和聲光報警器。該單片機包括數據採集 單元、控制單元和井下安全聲光報警單元，所述的控制單元分別與數據採集單元和井下安 全聲光報警單元連接，所述的數據採集單元和ZIGBEE無線傳輸模塊連接，所述的井下安全 聲光報警單元與聲光報警器連接。瓦斯濃度傳感器、壓力傳感器分別與變送器電連接，變送 器與模擬\數字轉換模塊、單片機順序依次連接。所述的顯示裝置是採用液晶顯示屏，在殼體上還可以設置有操作開關和設置具有 卡口的安裝支架。該採集裝置中模塊功能如下ZIGBEE無線傳輸模塊用於將瓦斯和風壓等模擬信號量化後的數位訊號通過短 距離無線網絡傳輸到外圍的接收模塊，並發給可遠程連接的中控室集群計算機。數據採集單元用於將收集到的瓦斯濃度和空氣壓力數據加以智能運算，得到可 以傳輸的數位訊號，然後將運算的結果發給ZIGBEE無線傳輸模塊。模擬/數字轉換模塊其輸入端用於接收模擬信號，輸出端連接單片機。該採集裝置中還可以進一步設置有如下部件安裝支架在移動時可以通過設置在支架上的卡口掛接在井下工作人員的腰帶 上，在檢測風道中的風壓時可以用該安裝支架安裝在巖壁內上。[0033]液晶顯示屏用於顯示由傳感器採集的實時環境數據。變送器將瓦斯濃度傳感器和壓力傳感器採集到的模擬信號G 20mA電流)變 為可以量化的數位訊號。使用時，可以將設置有瓦斯濃度傳感器和壓力傳感器的可攜式井下數據採集裝 置，通過安裝支架上的卡口掛在井下人員的腰帶上，方便攜帶。在井下該裝置可以及時的採 集礦井當前的瓦斯濃度和井內空氣壓力值，採集裝置通過變送器將該模擬信號G 20mA 電流)變為可以量化的數位訊號傳送給單片機，單片機對量化的數據進行顯示並判斷分 析，如果超過安全限值則通過安全聲光報警燈提醒攜帶人員；另外為了方便井外人員的安 全監控，單片機會根據井外接受模塊的周期指令將環境數據通過ZIGBEE無線傳輸模塊向 外界傳輸。該裝置可以將檢測到的數據變送為可以量化的數位訊號後通過無線網絡傳輸到 井外中控室進行分析和監控，同時移動式安全數據採集裝置可以將瓦斯和風壓的實時數據 顯示在裝置的液晶屏幕上，對於瓦斯濃度超標和風壓低於下限時可以自動報警，保證了井 下作業者的安全。顯然上述實施例不是對本實用新型申請的限制，上述的，一種新型井下無線移動 式安全數據採集裝置還可以有其他許多變化。雖然已經結合上述例子詳細討論了本實用新 型，但應該理解到業內專業人士可以顯而易見地想到的一些雷同，代替方案，均落入本實 用新型的權利要求所限定的保護範圍之內。
權利要求1.一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，其特徵在於，包括殼體和設置在殼體 表面的顯示裝置，殼體內設置有瓦斯濃度傳感器、壓力傳感器、變送器、模擬\數字轉換模 塊、無線傳輸模塊、單片機和聲光報警器；所述的單片機包括數據採集單元、控制單元和井下安全聲光報警單元；所述的控制單 元分別與數據採集單元和井下安全聲光報警單元連接，所述的數據採集單元和無線傳輸模 塊連接；所述的井下安全聲光報警單元與聲光報警器連接；所述的瓦斯濃度傳感器、壓力傳感器分別與變送器電連接；所述的變送器與模擬\數字轉換模塊、單片機順序依次連接。
2.根據權利要求1所述的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，其特徵在於， 所述的顯示裝置是液晶顯示屏或者是觸控螢幕。
3.根據權利要求2所述的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，其特徵在於， 所述的殼體上還設置有操作開關。
4.根據權利要求3所述的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，其特徵在於， 所述的殼體上還設置有安裝支架。
5.根據權利要求4所述的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，其特徵在於， 所述的安裝支架上設置有卡口。
6.根據權利要求5所述的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，其特徵在於， 所述的無線傳輸模塊是基於ZIGBEE協議的無線傳輸模塊。
7.根據權利要求6所述的一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置，其特徵在於， 所述的單片機是ATMEGA8L-8AU單片機。
專利摘要本實用新型屬於電氣領域和電子計算機領域，涉及一種井下數據採集裝置，尤其是一種新型井下無線移動式安全數據採集裝置。該裝置包括殼體和設置在殼體表面的顯示裝置，殼體內設置有瓦斯濃度傳感器、壓力傳感器、變送器、模擬\數字轉換模塊、無線傳輸模塊、單片機和聲光報警器。本實用新型是一種能夠同時具有檢測井下瓦斯濃度和井內空氣壓力值的輔助檢測裝置，並且可以隨著井道的延伸和改變進行檢查，同時又具有方便攜帶的功能。
文檔編號E21B47/00GK201896609SQ20102064635
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者付鵬, 呂剛 申請人:王寧